CN101962186A

CN101962186A - 供热及二氧化碳捕集系统以及方法

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Publication number: CN101962186A
Application number: CN2009103047348A
Authority: CN
Inventors: 苏庆泉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-02-02

Abstract

本发明提供一种供热及二氧化碳捕集系统以及方法，可以有效利用热源，同时捕集二氧化碳。该系统包括：用于冷凝二氧化碳和水蒸气的混合气体中水蒸气的水蒸气冷凝换热器；用于分离来自水蒸气冷凝换热器的液态水和二氧化碳气体的气液分离器；二氧化碳储罐以及用于冷凝二氧化碳储的二氧化碳冷凝换热器；进行二氧化碳吸收的二氧化碳吸收塔；进行吸收富液再生的二氧化碳吸收液再生塔；化学链燃烧反应器，至少填充有氧化铜和氧化镍作为载氧剂；在该化学链燃烧反应器内进行载氧剂的还原反应或者载氧剂的再生反应；该化学链燃烧反应器向所述的二氧化碳吸收塔提供载氧剂的还原反应的反应产物，并向所述的二氧化碳吸收液再生塔的再沸器提供再生热。

Description

供热及二氧化碳捕集系统以及方法

技术领域

本发明涉及一种化工以及环境工程领域的二氧化碳分离回收技术，特别涉及一种供热及二氧化碳捕集系统以及方法。

背景技术

CO₂等温室气体的大量排放是造成全球气候变暖的一个重要原因。因此，CO₂的排放问题已经引起了国际社会的极大关注。减少化石燃料燃烧的CO₂排放主要有两个途径：一是提高能源利用效率、二是从燃烧烟气中捕集CO₂，并加以利用、贮留或封存。

在CO₂的脱除技术中，用氨水喷淋火电站锅炉排烟烟气来吸收CO₂，不仅可以达到CO₂减排的目的，还可以获得优质化肥。但是，由于在高于60℃的环境温度下碳酸氢铵会分解为氨气、水和CO₂，造成CO₂重新返回大气，故这种CO₂减排方法的应用还需进一步研究。CO₂的脱除技术还有CaO碳酸化煅烧循环的CO₂分离(CCR)技术、高分子膜脱除CO₂、O₂/CO₂循环燃烧技术及化学链燃烧(CLC)技术等。但上述技术往往工业化实施成本较高。

在CO₂的脱除技术中，很重要的一种方法是采用溶液吸收法脱除CO₂。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如水洗法、低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。另一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。上述CO₂脱除技术都已十分成熟，在化工领域早已实现了工业化。

有人提出了利用化学吸收法从火力发电厂的燃烧废气中分离回收二氧化碳的方案(请参照：清原正高，从发电用锅炉排气中回收CO₂的试验，能源.资源，能源.资源学会，1993年，第14卷，第1其，91-97页)。根据这一方案，尽管随条件的不同而不同，但二氧化碳的分离回收率能够达到80％以上。然而，采用传统的化学吸收法从燃烧烟气中分离回收二氧化碳所需的能耗高达750～900kcal/kg-CO₂，因此分离回收的运行成本非常高。

而气态二氧化碳的液化通常采用二级或者三级压缩之后冷凝的工艺。由于该工艺中二氧化碳的压缩是由压缩机来进行的，因而电耗非常大。由于被大量的氮气所稀释，传统燃烧方式所排烟气中CO2浓度仅有8～15％，其分离与回收成本很高。化学链燃烧技术(CLC)具有零能耗分离CO₂的特性。但是，现有的化学链燃烧技术由于需要在很高的工作温度(＞1000℃)下工作，载氧体发生烧结和积碳，导致使用寿命过短等问题，因而迄今仍未有实际的应用。

另一方面，在现有的化石燃料燃烧供热系统，尤其是低压蒸汽锅炉或者热水锅炉中，具有很高品位的燃烧热并没有得到合理的梯度利用。如北方地区用于冬季集中供暖的燃气热水锅炉系统，用1000℃以上的燃烧热来获取60～90℃的热水，确实是一种能量梯度的浪费。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种二氧化碳捕集系统以及方法，所解决的技术问题是通过生成并连续供应水蒸气与二氧化碳的高压混合气，然后对混合气中水蒸气进行冷凝分离的方式增加混合气体中二氧化碳的分压来实现对二氧化碳的增压与捕集，从而可以减少二氧化碳排放。

本发明的另外一个目的在于，通过对能量的梯度利用，在实现二氧化碳捕集的同时，实现对外供热，从而可以有效的利用能源。

为实现上述目的，本发明提供一种供热及二氧化碳捕集系统，其包括：水蒸气冷凝换热器、气液分离器、以及二氧化碳储罐，所述水蒸气冷凝换热器，用于冷凝二氧化碳和水蒸气的混合气体中的水蒸气，使混合气体中的水蒸气冷凝为液态水，并可将冷凝热作为热源向外部供热；所述气液分离器，用于分离来自水蒸气冷凝换热器的液态水和二氧化碳气体；所述二氧化碳储罐，用于容纳来自气液分离器的二氧化碳。

较佳的，所述的供热及二氧化碳捕集系统，所述二氧化碳储罐中还包括二氧化碳冷凝换热器，用于冷凝二氧化碳储罐中的二氧化碳。

较佳的，所述的供热及二氧化碳捕集系统，还包括：二氧化碳吸收塔，采用二氧化碳吸收液吸收含二氧化碳气体中的二氧化碳；以及二氧化碳吸收液再生塔，用于再生来自二氧化碳吸收塔的吸收富液，该二氧化碳吸收液再生塔的顶部连接于所述的水蒸气冷凝换热器，向水蒸气冷凝换热器提供二氧化碳和水蒸气的混合气体。

较佳的，所述的供热及二氧化碳捕集系统，所述二氧化碳吸收液为碳酸钾、三氧化二砷、一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸、碳酸丙烯酯和聚乙二醇二甲醚其中之一或者上述各物质的混合物的水溶液。

较佳的，所述的供热及二氧化碳捕集系统，还包括：燃烧器，向所述的二氧化碳吸收塔提供燃烧产物，并向所述的二氧化碳吸收液再生塔提供用于再生二氧化碳吸收液的热量。

较佳的，所述的供热及二氧化碳捕集系统，还包括化学链燃烧反应器，在该化学链燃烧反应器内交替进行载氧剂的还原反应和载氧剂的氧化反应；该化学链燃烧反应器向所述的二氧化碳吸收塔提供载氧剂的还原反应的反应产物，并向所述的二氧化碳吸收液再生塔提供用于再生二氧化碳吸收液的热量。

较佳的，所述的供热及二氧化碳捕集系统，还包括：预重整反应器，与所述的化学链燃烧反应器串联，化学链燃烧反应器的进料来自于预重整反应器的物料出口；化学链燃烧反应器中至少填充有氧化铜和氧化镍作为载氧剂。

较佳的，所述的供热及二氧化碳捕集系统，还包括：循环管线，连接化学链燃烧反应器和预重整反应器，用于将所述载氧剂还原反应的部分反应产物导入预重整反应器。

为实现上述目的，本发明还提供一种供热及二氧化碳捕集方法，包括：

冷凝二氧化碳和水蒸气的混合气体中的水蒸气，并将水蒸气的冷凝热作为热源向外部供热；对水蒸气冷凝后的物料进行气液分离，形成液态水和二氧化碳气体；对气液分离后的二氧化碳气体进行冷凝，形成液态二氧化碳。

较佳的，前述的供热及二氧化碳捕集方法，所述的混合气体来自于如下步骤：采用二氧化碳吸收液吸收含二氧化碳气体中的二氧化碳；加热上述的吸收了二氧化碳的吸收富液，生成二氧化碳和水蒸气的混合气体。

较佳的，前述的供热及二氧化碳捕集方法，所述的二氧化碳和水蒸气的混合气体的压力2.0～5.0MPa。本发明中，混合气体压力的提高是通过提高吸收富液的加热温度来实现的。

较佳的，前述的供热及二氧化碳捕集方法，所述的含二氧化碳气体为有机物的燃烧产物或者化学链燃烧反应过程中载氧剂还原反应的反应产物，所述的加热热源为有机物的燃烧热或者化学链燃烧反应过程的反应热。本发明中，有机物是指化石燃料、生物质等具有一定热值又含有碳元素的物质。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。以本发明在北方地区冬季的天然气集中供暖中的应用为例，较传统的燃气热水锅炉系统具有如下优势：

1)采用本发明的供热及二氧化碳捕集系统，通过梯度利用高品位的天然气燃烧热或者天然气的化学链燃烧反应的反应热来进行二氧化碳捕集与增压。在此，所述的燃烧热或者反应热并没有被用掉排走，而是转化为虽品位显著降低但温度依然高于所需供暖温度的水蒸气冷凝热，从而照样可以实现对用户供暖。即，可在供暖的同时实现二氧化碳的低能耗甚至是零能耗捕集。

2)通过在本发明中采用化学链燃烧方式，天然气燃烧生成的水蒸气的潜热可得到完全的回收，从而可使高位热值基准的供热效率达到90％以上，因而较传统燃气锅炉的节能率可达10％以上；

3)由于化学链燃烧过程在500℃左右的较低温度下进行，因而几乎不产生热力型NOx，从而可显著减少大气污染物质的排放；

4)本发明通过对增压后二氧化碳进行冷凝，可同时提供液体CO₂产品。由于本发明的二氧化碳增压并非采用电驱动的压缩机来进行的，因而耗电量不足常规液体CO₂制备方法的30％，因此，经济效益显著。

本发明对于北方地区的天然气集中供暖，由于可同时实现节能与二氧化碳捕集，因而将是一次重大的技术革新。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例1的供热及二氧化碳捕集系统的示意图。

图2是本发明实施例2的供热及二氧化碳捕集系统的示意图。

图3是本发明实施例3的供热及二氧化碳捕集系统的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的二氧化碳分离回收系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，是本发明实施例1提出的供热及二氧化碳捕集系统，该系统用于分离二氧化碳和水蒸气的混合气体中的二氧化碳，使二氧化碳得到增压，并对分离后的二氧化碳进行冷凝，使其形成液态二氧化碳。该系统包括水蒸气冷凝换热器31、气液分离器32、二氧化碳储罐33。所述水蒸气冷凝换热器31，用于冷却二氧化碳和水蒸气的混合气体，使混合气体中的水蒸气冷凝为液态水。在水蒸气冷凝换热器内设有水蒸气冷凝冷却盘管311和冷却盘管312，盘管内流动有换热介质，其吸收混合气体的热量后输出。两个冷却盘管内流动不同温度的冷媒，从而可以在不同的冷凝温度下对水蒸气的潜热进行回收，其中上游的冷却盘管311在较高的冷凝温度下工作，将回收的冷凝热作为热源向外部供热，而下游的冷却盘管312在较低的冷凝温度下工作，用于对水蒸气进行深度去除。所述气液分离器32通过管道连接于所述的水蒸气冷凝换热器31，用于分离来自水蒸气冷凝换热器31的液态水和二氧化碳气体，形成的液态水储存在该气液分离器中，分离出的二氧化碳气体被输出。所述二氧化碳储罐33连接于所述气液分离器的气体输出口，用于容纳二氧化碳，在二氧化碳储罐33内设有二氧化碳冷凝冷却盘管331，盘管内流动有冷媒，其吸收气态二氧化碳的冷凝热后输出。

请参阅图2所示，是本发明实施例2提出的供热及二氧化碳捕集系统，与实施例1相比，本实施例的系统还包括混合气体供应装置，用于向水蒸气冷凝换热器31提供水蒸气和二氧化碳气体的混合气体。该混合气体供应装置包括：二氧化碳吸收塔10和二氧化碳吸收液再生塔20。所述的二氧化碳吸收塔10，用于吸收含二氧化碳气体中的二氧化碳。所述的二氧化碳吸收塔10包括：塔底11，用于容纳吸收富液，所述吸收富液是吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收液；填料层12，设置在该二氧化碳吸收塔10内的中部位置，其作用在于使二氧化碳吸收液与进入塔内的气体有更大的接触表面；供气口16，设置在上述填料层12之下，用于向吸收塔内提供含二氧化碳的原料气体；排气口15，设置在二氧化碳吸收塔10的顶部，用于排出原料气被吸收完二氧化碳后的剩余气体；喷淋设备13，设置在上述填料层12之上，用于均匀喷洒二氧化碳吸收液。在该吸收塔内，二氧化碳吸收液在吸收塔内自上而下淋下，气体自下而上流动，二氧化碳吸收液与进入吸收塔内的含二氧化碳气体(如烟气)接触，并吸收其中的二氧化碳。二氧化碳吸收塔10的塔底设有换热器17，用于将吸收二氧化碳时产生的热量输出、供给用户。所述的二氧化碳吸收液为碳酸钾、三氧化二砷、一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸、碳酸丙烯酯和聚乙二醇二甲醚其中之一或者上述各物质的混合物的水溶液。

所述的二氧化碳吸收液再生塔20，连接有再沸器26，其上部设有喷淋设备23，连接于所述吸收塔10底部的吸收富液出口。在二氧化碳吸收液再生塔20的中部设有填料层22，用于使吸收富液可以充分再生，二氧化碳吸收液再生塔的底部为塔底21用于容纳再生后的吸收贫液，二氧化碳吸收液再生塔20顶部设有排气口25，该排气口25连接于水蒸气冷凝换热器31。通过管道将二氧化碳吸收塔底部的吸收富液输送至二氧化碳吸收液再生塔进行吸收液的再生，形成气体和液体两相。该气体的主要成分为二氧化碳和水蒸气，从排气口输出供应给水蒸气冷凝换热器31。所述液体为吸收贫液，由于经过再生吸收贫液含有的二氧化碳浓度大大降低。通过管道将塔底21和喷淋设备13连接，将吸收贫液送至二氧化碳吸收塔10中，可再次用于吸收二氧化碳。再沸器26，用于加热塔底21内的吸收溶液，以产生大量的水蒸气用于气提，并保持二氧化碳吸收液再生塔20内的温度，从而使二氧化碳吸收液在高温下得到再生。再沸器26采用外部热源加热。较佳的，采用燃烧器(未图示)作为外部热源，燃料燃烧产生的燃烧热供给再沸器26，燃料燃烧产生的含二氧化碳的烟气输送至二氧化碳吸收塔10。这样，燃料燃烧产生的二氧化碳最终被捕集到二氧化碳储罐33中，而燃料燃烧产生的燃烧热则最终从冷却盘管311和换热器17输出，虽然输出热量的温度低于供给再沸器热量的温度，但同样可以满足如居民供暖等的供热需求。

较佳的，可以设置有换热器24，用于使从二氧化碳吸收液再生塔20的塔底输出的二氧化碳吸收液和从二氧化碳吸收塔10塔底11输出的二氧化碳吸收液进行换热，从而减少进行二氧化碳吸收液再生时所需的热量。

请参阅图3所示，是本发明实施例3提出的供热及二氧化碳捕集系统，与实施例2相比，本实施例还包括化学链燃烧装置。该化学链燃烧装置用于向再沸器26提供热量，以再生二氧化碳吸收液。同时，该化学链燃烧装置产生的主要由二氧化碳与水蒸气组成的载氧剂还原反应产物还可以作为含二氧化碳气体输送给二氧化碳吸收塔10。该化学链燃烧装置主要包括化学链燃烧反应器200，还可以包括预重整反应器100和循环管线110以及相应的管道和阀门。化学链燃烧反应器200，用于进行载氧剂的还原反应或者载氧剂的再生反应，较佳的采用固定床反应器。在化学链燃烧反应器200内填充有氧化铜和氧化镍作为载氧剂，较佳的，所述的氧化铜和氧化镍载氧剂在化学链燃烧反应器200内分别形成多层氧化铜层和氧化镍层，氧化铜层和氧化镍层间隔设置。所述的化学链燃烧反应器200的换热夹套通过管道与再沸器连接，将化学链燃烧产生的热量输送至再沸器。所述的预重整反应器100，用于原料的重整反应，其可以采用现有技术来实现。所述的化学链燃烧反应器200与所述的预重整反应器100串联，使得预重整反应器100流出的预重整反应产物进入到化学链燃烧反应器200，并作为化学链燃烧反应的原料进行载氧剂的还原反应，也就是，化学链燃烧反应器200的进料是来自于预重整反应器的物料出口。循环管线110，连接于化学链燃烧反应器200的物料出口和预重整反应器100的物料入口，用于将所述载氧剂还原反应的反应产物(水和二氧化碳)导入预重整反应器100，作为预重整反应所需的重整剂。阀门111设置在连接预重整反应器100和化学链燃烧反应器200的管线上，阀门112设置在化学链燃烧反应器200的反应物出口管线220上，阀门114设置在循环管线110上，阀门112和阀门114相互配合可以控制输入到预重整反应器100内的重整剂的流量。在化学链燃烧反应器200的物料出口管线220上还设有空气输入管线210，用于在进行载氧剂再生(生成载氧剂)时向化学链燃烧反应器200内输入空气，在管线210上设有阀门113。在化学链燃烧反应器200的物料入口还设有氮气输出管线230，并在该管线上设有阀门105。在进行化学链燃烧反应时，阀门113、105关闭，阀门111、112、114导通。在进行载氧剂再生时，阀门113、105导通，阀门111、112、114关闭。本实施例提出的化学链燃烧装置，在载氧剂进行还原反应时，由于氧化铜的还原反应为放热反应，因而可以向再沸器供热，另外，在进行载氧剂的再生时，金属铜和镍的氧化过程为放热过程，从而可以使本化学链燃烧装置无论在载氧剂的还原过程还是在载氧剂的再生过程都可以向再沸器供热，因此本装置具备连续供热的能力。又由于连续供热，因而可以使用固定床作为化学链燃烧反应器，且只需一组反应设备。载氧剂在反应器内无需流化，所以可以避免载氧剂磨损，提高载氧剂的使用寿命。在化学链燃烧装置进行载氧剂再生时，通过将反应产物输送至供气口16，可以在二氧化碳储罐34得到液态二氧化碳。在本实施例中，虽然化学链燃烧装置产生的热量首先被用于向再沸器供热，但该热量并没有被用掉排走，而是经由水蒸气冷凝换热器31的冷却盘管311以及换热器17供给用户使用。

在上述各个实施例中，仅描述了完成本发明各实施例的技术方案的基本流程，对于实现该流程的其他零件或者设备进行了省略，例如，保证各个物质流动方向所需的泵或者阀门。对于实现上述各个实施例所述的动力循环系统所需要的其他设备或者零件，本领域人员皆可在现有技术中找到对应的技术手段，本发明人在此不再赘述。

本发明实施例4提出一种供热及二氧化碳捕集方法，用于对二氧化碳和水的混合气体进行分离，并对二氧化碳进行增压与液化，同时还可以对外供热。该方法包括：冷凝二氧化碳和水蒸气的混合气体中的水蒸气；对水蒸气冷凝后的物料进行气液分离，形成液体水和二氧化碳气体；对气液分离后的二氧化碳气体进行冷凝，形成二氧化碳液体。例如，在实施例1所述的供热及二氧化碳捕集系统中水蒸气冷凝换热器对二氧化碳和水蒸气的混合气体进行冷却，水蒸气冷凝换热器入口的混合气体的总压为2.6MPa，温度为230℃，该冷却过程包含温度为90℃和0℃的二级冷却，则混合气体中的大部分水蒸气会凝结为液态水，由于混合气体是连续供应的，且气路的气流阻力很小，所以水蒸气冷凝换热器内的压力会保持在2.6MPa附近。水蒸气冷凝换热器出口物料为含有液态水的二氧化碳气体，将其引入到气液分离器中进行气液分离，然后二氧化碳从气液分离器输出。由于气液分离器与水蒸气冷凝换热器连通且且气路的气流阻力很小，所以气液分离器内的压力也会维持在2.6MPa附近。也就是说，经过冷却及气液分离过程的二氧化碳气体的压力与混合气的压力基本相同，约为2.6MPa。在二氧化碳储罐中，在15℃左右对二氧化碳气体进行冷却，此时二氧化碳气体会在2.6MPa和-13℃左右的条件下凝结为液体二氧化碳。在上述的过程中，由于原料混合气体的供应是连续的，且上述各个过程是在接近等压的条件下进行的，所以混合气体中水的分压消失后，二氧化碳的分压则增加至入口混合气体的总压，从而在不使用二氧化碳压缩机的条件下实现了对二氧化碳的捕集、增压与液化。上述过程中，90℃冷却过程回收的的热量可以作为热源为用户供热。

较佳的，上述实施例中所述的混合气体可以是来自于对含二氧化碳气体(例如，烟气)进行吸收处理后形成的二氧化碳和水的混合气体。所述的混合气体来自于如下步骤：采用二氧化碳吸收液吸收含二氧化碳气体(例如，烟气)中的二氧化碳；加热上述的吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收液，生成二氧化碳和水蒸气的混合气体。上述过程可以采用实施例2的系统来实现。在二氧化碳吸收塔内用二氧化碳吸收液与烟气接触，使二氧化碳吸收液吸收烟气中的二氧化碳形成吸收富液，并降落到二氧化碳吸收塔的塔底；将塔底的吸收富液输送到二氧化碳吸收液再生塔中并采用外部热源对其加热升温，使吸收二氧化碳的吸收液分解，形成气体和液体两相，该气体主要为二氧化碳气体和水蒸气。对吸收富液的加热温度为210-265℃，以产生2.0-5.0MPa的压力。再生后形成的气体作为混合气体通入水蒸气冷凝换热器中进行二氧化碳的捕集。另一方面，将再生后形成的吸收贫液经换热后通入到二氧化碳吸收塔顶部再次用于吸收烟气中的二氧化碳。本方法虽然采用了外部热源对二氧化碳吸收液进行再生，但是由于没有存在热量消耗的步骤，所以该外部热源的热量可以从水蒸气冷凝换热器以较低的温度输出给用户。上述过程中所述的二氧化碳吸收液为：碳酸钾、三氧化二砷、一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸、碳酸丙烯酯和聚乙二醇二甲醚其中之一或者上述各物质的混合物的水溶液。例如，当采用碳酸钾水溶液作为吸收溶液时，在吸收反应器内二氧化碳和碳酸钾发生反应生成碳酸氢钾。较佳的，采用燃料燃烧向再沸器供热，并将燃料燃烧产生的含二氧化碳的烟气通入二氧化碳吸收塔，从而在供热的同时实现烟气中的二氧化碳的捕集。

较佳的，上述实施例所述的供热及二氧化碳捕集方法还包括化学链燃烧过程，如图3所示，在化学链燃烧部分设由预重整器，以天然气作为原料，天然气经过部分重整生成一部分CO和H₂进入载氧体的还原与氧化反应器，进行还原反应，在相对较低的温度下使CuO/NiO载氧体还原成Cu、Ni并生成水蒸气和CO₂气体，生成的Ni作为重整催化剂催化CH₄继续重整生成CO和H₂，从而维持载氧体在较低的温度下的还原过程。由于在重整过程中，生成的CO和H₂及时被载氧体所氧化，因而有利于该重整反应的进行。载氧剂还原过程的产物只含CO₂和H₂O，一部分回流至预重整器，作为天然气的重整剂，大部分进入二氧化碳吸收塔，在90℃左右的温度下被碳酸钾吸收溶液吸收，吸收二氧化碳后的吸收富液进入再生塔，利用化学链燃烧产生的高品位热量在230℃左右的温度下进行再生，释放出较高压力水蒸气和CO₂的混合气体(总压约为2.6MPa)，并进入水蒸气冷凝换热器进行冷却。

在进行载氧体的氧化过程时，将空气通入反应器，使还原过程中所生成的Cu/Ni氧化并生成CuO/NiO，同时放出热量，得到N₂气体。由于使用了CuO/NiO载氧体，载氧体的还原与氧化过程均为放热过程，从而实现了该系统的连续供热。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于其包括：水蒸气冷凝换热器、气液分离器、以及二氧化碳储罐，

所述水蒸气冷凝换热器，用于冷凝二氧化碳和水蒸气的混合气体中的水蒸气，使混合气体中的水蒸气冷凝为液态水；

所述气液分离器，用于分离来自水蒸气冷凝换热器的液态水和二氧化碳气体；

所述二氧化碳储罐，用于容纳来自气液分离器的二氧化碳。

2.根据权利要求1所述的供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于所述的二氧化碳储罐中还包括二氧化碳冷凝换热器，用于冷凝二氧化碳储罐中的二氧化碳。

3.根据权利要求1或2所述的供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于其还包括：

二氧化碳吸收塔，采用二氧化碳吸收液吸收含二氧化碳气体中的二氧化碳；以及

二氧化碳吸收液再生塔，用于再生来自二氧化碳吸收塔的吸收富液，该二氧化碳吸收液再生塔连接于所述的水蒸气冷凝换热器，向水蒸气冷凝换热器提供二氧化碳和水蒸气的混合气体。

4.根据权利要求3所述的供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于所述的二氧化碳吸收液为碳酸钾、三氧化二砷、一乙醇胺、二乙醇胺、氨基乙酸、碳酸丙烯酯和聚乙二醇二甲醚其中之一或者上述各物质的混合物的水溶液。

5.根据权利要求4所述的供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于其还包括：

燃烧器，向所述的二氧化碳吸收塔提供燃烧产物，并向所述的二氧化碳吸收液再生塔提供用于再生二氧化碳吸收液的热量。

6.根据权利要求4所述的供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于还包括化学链燃烧反应器，在该化学链燃烧反应器内交替进行载氧剂的还原反应和载氧剂的氧化反应；该化学链燃烧反应器向所述的二氧化碳吸收液再生塔提供用于再生二氧化碳吸收液的热量，和/或向所述的二氧化碳吸收塔提供载氧剂的还原反应的反应产物。

7.根据权利要求6所述的供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于其还包括：

预重整反应器，与所述的化学链燃烧反应器串联，化学链燃烧反应器的进料来自于预重整反应器的物料出口；

所述化学链燃烧反应器中至少填充有氧化铜和氧化镍作为载氧剂。

8.根据权利要求7所述的供热及二氧化碳捕集系统，其特征在于其还包括：循环管线，连接化学链燃烧反应器和预重整反应器，用于将所述载氧剂还原反应的部分反应产物导入预重整反应器。

9.一种供热及二氧化碳捕集方法，其特征在于包括：

冷凝二氧化碳和水蒸气的混合气体中的水蒸气，并将水蒸气的冷凝热作为热源向外部供热；

对水蒸气冷凝后的物料进行气液分离，形成液态水和二氧化碳气体；

对气液分离后的二氧化碳气体进行冷凝，形成液态二氧化碳。

10.根据权利要求9所述的供热及二氧化碳捕集方法，其特征在于所述的混合气体来自于如下步骤：

采用二氧化碳吸收液吸收含二氧化碳气体中的二氧化碳；

加热上述的吸收了二氧化碳的吸收富液，生成二氧化碳和水蒸气的混合气体。

11.根据权利要求10所述的供热及二氧化碳捕集方法，其特征在于所述的二氧化碳和水蒸气的混合气体的压力2.0～5.0MPa。

12.根据权利要求10或11所述的供热及二氧化碳捕集方法，其特征在于其中所述的含二氧化碳气体为有机物的燃烧产物或者化学链燃烧反应过程中载氧剂还原反应的反应产物，所述的加热热源为有机物的燃烧热或者化学链燃烧反应过程的反应热。